8月15-17日,2023中国硅基负极材料技术大会在合肥顺利召开。来自国内外动力电池行业的知名专家、学者和企业代表共聚一堂,围绕硅基材料最新研究成果及应用进展领域,就相关最新科研成果、技术装备研究进展、硅基负极材料产学研合作等话题展开深入交流探讨。深圳市比克动力电池有限公司(以下简称比克电池)潘庆瑞博士受邀出席,发表了《浅谈硅基材料在圆柱锂离子电池上的应用进程及车电应用展望》的专题报告,重点解析了硅负极材料在锂电高比能电芯设计与性能双方面改善的核心作用,并为未来硅基负极材料发展方向提供独到视角。
比克电池潘庆瑞博士专题汇报现场
在碳中和的发展趋势下,能源界正由以化石能源为核心的"碳基时代"转向以新能源、新材料为代表的"硅基时代"发展。而新能源锂电池的负极材料是以人造石墨为主的碳基材料,目前已经接近理论比容量天花板,限制了电池能量密度的增长。在行业寻找更合适的负极材料之际,硅基材料步入人们的视野。
潘庆瑞博士介绍,比克电池早期发现硅基材料应用在圆柱锂电池上有着先天优势,作为国内第一家使用硅负极材料,现已从一代硅走到了三代硅,新型硅碳因成本组成不受锂价的影响和优异的性能也受到了比克电池的重点关注。比克电池在18650、21700和大圆柱电芯上进行了完整的产品布局,以满足市场的多元化需求。
比克硅负极圆柱锂离子电池
潘庆瑞博士强调:“硅负极材料在圆柱锂电池的应用上也面临一些难题。比如,一代硅氧首效和老化容量损失偏高、正极利用率偏低,三代预锂硅氧性能和预镁硅氧性能突破较快,但还存在批次性稳定性、制成及成本问题,更高硅基材料掺混量应用面临界面稳定性、能量效率偏低的挑战等等,比克电池在上述问题上也做了积极储备,力争打破瓶颈。”
在车电应用方面,潘庆瑞博士介绍了比克动力将要实施的大圆柱电芯产品双线布局战略:“其一是高性能路线,能量密度在280～330Wh/kg之间,其二是低成本路线,能量密度达200Wh/kg左右,为磷酸铁锂+硅、Na+离子电池、磷酸锰铁锂+硅等多种体系,实现多元化使用场景。其中首代高性能产品将采用的高镍+高首效硅体系,支持4C快充,目前在平台阶段表现出常温循环1000次90%,高温(45℃)1000次循环80%以上的循环性能,完全不亚于纯石墨体系,在高低温、倍率及安全性能也展现出圆柱的天然优势,与车电需求十分吻合,量产产品将在2024年Q4上线。”
硅基负极技术的出现是电池技术发展史上革命性的一页,推动着电池行业持续蓬勃发展。据华安证券显示,2025年全球硅基负极市场空间将达到近300亿元。潘庆瑞博士指出,从18650到21700升级再到4680,依赖于高镍和硅材料的开发应用。并且伴随4680电池需求量上涨,硅基负极的市场空间势必将要打开。